【摘要】：糖精鈉是一種甜味劑,廣泛應(yīng)用于電鍍、食品、醫(yī)藥和日化等行業(yè)。在糖精鈉的生產(chǎn)過程中會排放大量的含糖精鈉的廢水。糖精鈉生產(chǎn)廢水不僅含有大量的有機物,還含有高濃度的無機鹽,是一種難處理的高鹽有機廢水。目前,糖精鈉生產(chǎn)廢水的處理主要以物化法為主,但該法運行費用高,且容易產(chǎn)生二次污染。生物法具有節(jié)能、經(jīng)濟、環(huán)保的優(yōu)點,是處理糖精鈉生產(chǎn)廢水的理想方法,但研究不多。因此,本研究以糖精鈉生產(chǎn)廢水為研究對象,首先利用活性污泥法對該廢水進行處理,在此基礎(chǔ)上,又將多級接觸氧化技術(shù)應(yīng)用于該廢水的處理中,并對系統(tǒng)中的微生物學(xué)特性進行了分析,揭示了高鹽有機廢水生物處理系統(tǒng)中微生物群落結(jié)構(gòu)的演替規(guī)律,為將來穩(wěn)定運行和優(yōu)化升級該廢水處理系統(tǒng)提供了一定的理論基礎(chǔ)。方法(1)分別利用活性污泥法和多級接觸氧化技術(shù)處理糖精鈉生產(chǎn)廢水,研究不同處理系統(tǒng)中化學(xué)需氧量(COD)、總氮(TN)、氨氮(NH_4~+-N)、亞硝酸鹽氮(NO_2~--N)、硝酸鹽氮(NO_3~--N)、pH值、懸浮固體(SS)、混合液懸浮固體(MLSS)和脫氫酶活性(DHA)等參數(shù)的變化,分別考察其處理效率和最大耐鹽能力。(2)進一步探究多級接觸氧化技術(shù)處理糖精鈉生產(chǎn)廢水系統(tǒng)中的微生物學(xué)特性:利用高通量測序技術(shù)分析系統(tǒng)內(nèi)微生物群落結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化;采用傳統(tǒng)的分離方法從該系統(tǒng)中篩選微生物,在分子生物學(xué)水平上對其進行種屬鑒定;并從分離到的微生物中篩選能高效降解糖精鈉生產(chǎn)廢水中有機物的耐鹽菌,通過單因素試驗和響應(yīng)面法優(yōu)化耐鹽菌的最佳降解條件。結(jié)果(1)采用活性污泥法處理糖精鈉生產(chǎn)廢水時,當進水COD為791～4533mg/L,污泥負荷為0.03～0.15 kg COD/(kg MLSS·d),進水中鹽分為1.0%～3.0%時,COD和NH_4~+-N平均去除率分別在77.6%～84.7%和63%～92.7%左右;當進水中鹽分增加到3.5%～5.0%時,COD和NH_4~+-N平均去除率分別降至42.9%～64.2%和50.3%～60.3%左右,MLSS迅速增加,污泥的沉降性能變差。(2)采用多級接觸氧化技術(shù)處理糖精鈉生產(chǎn)廢水時,當進水COD為791～7540 mg/L,污泥負荷為0.03～0.24 kg COD/(kg MLSS·d)時,1.0%～3.0%進水鹽分范圍內(nèi),COD和NH_4~+-N平均去除率分別在71.5%～91.2%和83.7%～92.7%左右;當進水中鹽分為3.5%～5.0%時,COD和NH_4~+-N平均去除率分別在87.7%～91.5%和58.3%～85.6%左右,比活性污泥法提高了30%和25%左右;當進水鹽分進一步增加到5.5%～8.0%時,COD和NH_4~+-N平均去除率分別降至60%和20%左右,這些結(jié)果表明多級接觸氧化技術(shù)比活性污泥法對鹽分具有更高的耐受性。此外,隨著進水中鹽分的增加,DHA逐漸降低,出水SS呈先降低后增加的趨勢,與活性污泥法相比,實現(xiàn)了污泥減量化。(3)高通量測序結(jié)果表明,在多級接觸氧化技術(shù)處理糖精鈉生產(chǎn)廢水系統(tǒng)中,微生物的多樣性隨著進水中鹽分的增加而逐漸降低,而微生物的豐度則先增加后降低。變形菌門(Proteobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)和酸桿菌門(Acidobacteria)是原始接種污泥中微生物的主要組成部分;隨著進水中鹽分的增加,變形菌門(Proteobacteria)和厚壁菌門(Firmicutes)的豐度增加;而擬桿菌門(Bacteroidetes)和酸桿菌門(Acidobacteria)的豐度則降低。此外,假單胞菌屬(Pseudomonas)、Fusibacter和Hydrogenophaga等在3.5%進水鹽分時明顯富集,而在7.0%進水鹽分時卻逐漸被淘汰;而Marinobacterium、Methylophaga和鹽單胞菌屬(Halomonas)等的豐度在3.5%和7.0%進水鹽分時均明顯增加。CCA分析表明鹽分是驅(qū)使多級接觸氧化系統(tǒng)內(nèi)微生物群落結(jié)構(gòu)變化的主要因素。(4)對多級接觸氧化系統(tǒng)中的微生物進行分離篩選,原始接種污泥中主要是芽孢桿菌屬(Bacillus)、不動桿菌屬(Acinetobacter)和假單胞菌屬(Pseudomonas);當進水鹽分為3.5%時,假單胞菌屬(Pseudomonas)、鹽單胞菌屬(Halomonas)和氫噬胞菌屬(Hydrogenophaga)、Gemmobacter的可培養(yǎng)細菌數(shù)量較多;當進水鹽分為7.0%時,假單胞菌屬(Pseudomonas)和鹽單胞菌屬(Halomonas)的可培養(yǎng)細菌占據(jù)優(yōu)勢地位。(5)對分離到的細菌進行篩選,得到3株能有效降解糖精鈉生產(chǎn)廢水中有機物的菌株:A20、A29和A32;當糖精鈉生產(chǎn)廢水的鹽分為5%,接種量為15%,pH值為8,溫度為30℃時,這3株菌的COD去除率均在60%以上;通過響應(yīng)面法進一步優(yōu)化,這3株菌降解糖精鈉生產(chǎn)廢水中有機物的最佳條件為:pH=8.0,溫度為30.3℃,接種量為14.1%(A20);pH=8.2,溫度為30.1℃,接種量為15.9%(A29);pH=8.3,溫度為31.4℃,接種量為12.5%(A32),在此條件下所得到菌株A20、A29和A32的實際COD去除率分別為65.4%、66.2%和69.4%。結(jié)論(1)多級接觸氧化技術(shù)對糖精鈉生產(chǎn)廢水的處理效果明顯優(yōu)于活性污泥法,且對鹽分的耐受性更高。(2)鹽分驅(qū)使多級接觸氧化系統(tǒng)中微生物的群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化,Marinobacterium、Methylophaga和鹽單胞菌屬(Halomonas)等的豐度隨著鹽分的增加而增加,并在污染物去除方面發(fā)揮了重要的作用。(3)從多級接觸氧化系統(tǒng)中分離到的微生物主要歸屬于假單胞菌屬(Pseudomonas)和鹽單胞菌屬(Halomonas)。(4)通過單因素試驗和響應(yīng)面法優(yōu)化,優(yōu)勢耐鹽菌對糖精鈉生產(chǎn)廢水中COD去除率可達到65%以上。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X703;X172
【圖文】：

多級接觸氧化反應(yīng)器是由聚丙烯酸酯的亞克力板制成，總有效容積是 64 L。該反應(yīng)器由 8 個空間大小完全相同的氧化池構(gòu)成。在每個氧化池的左下角或右上角交替設(shè)置溢流口，通過蠕動泵進水，水流按“幾”字形上下流經(jīng)整個反應(yīng)器。分別在每個氧化池底部中央放置 1 個微孔曝氣圓盤，通過鼓風(fēng)機向氧化池內(nèi)曝氣從而為微生物提供充足的氧氣。每個氧化池內(nèi)放置一個不銹鋼填料架（圖 2.3）由聚酰胺、聚丙烯和交聯(lián)聚酯制成的高性能半軟性填料以一定的間隔固定于填料架上，形成一個填料單元，填料的填充率為 3.5 kg/m3。半軟性填料具有較大比表面積 1200 m2/m3，密度為 25 kg/m3，孔隙率為 97%。多級接觸氧化反應(yīng)器

物提供充足的氧氣。每個氧化池內(nèi)放置一個不銹鋼填料架聚丙烯和交聯(lián)聚酯制成的高性能半軟性填料以一定的間隔成一個填料單元，填料的填充率為 3.5 kg/m3。半軟性填料1200 m2/m3，密度為 25 kg/m3，孔隙率為 97%。圖 2.1 多級接觸氧化工藝示意圖水池蠕動泵多級接觸氧化反應(yīng)器出

圖 2.3 半軟性填料和不銹鋼填料架泥和自來水按一定比例混勻，分別倒至 8SS為6800 mg/L左右。以低污泥負荷0.03 kg.015 kg COD/（kg MLSS·d）梯度逐漸提高d）。悶曝 3 天后，各個氧化池內(nèi)的填料上膜成功。然后，利用自來水將糖精鈉生產(chǎn)漸增加糖精鈉生產(chǎn)廢水的比例，以 0.5%梯分約保持 8~9 天（6%鹽分除外），HRT 級接觸氧化反應(yīng)器在室溫（15~25℃）下連DHA）的測定理體系內(nèi)活性微生物量以及其對有機物的氮唑（TTC）比色法[49]測定了不同鹽分下

【參考文獻】

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本文編號：2795438